基于剖分编码的空间位置标识与空间对象标识问题研究

空间位置标识和空间对象标识是地理信息系统（GIS）领域的基础理论问题,它们是地理实体位置、分布、形态、空间关系等基本特征精确描述的基础。因此,分析和解决空间位置标识和空间对象标识体系中存在的问题,具有重大理论和应用意义。本文从现有空间位置标识与空间对象标识中存在的问题入手,基于全新地球剖分框架与编码模型提出了空间位置标识与空间对象标识关键问题的解决方法与思路。     

一种基于MPPQT的空间对象标识编码方法

空间对象标识是地理空间数据组织的关键,是空间数据存储和检索的基础。鉴于传统标识的局限性和Mercator投影金字塔四叉树MPPQT(Mercator Projection Pyramid QuadTree)层次剖分模型的全球连续性、多层次性以及剖分面片编码的全球唯一性,本文设计了一种基于MPPQT层次剖分标识的空间对象字符串编码方法。该编码由剖分面片编码、Hilbert的Base16编码和顺序码构成,编码长度最长36个字节,并具有一定的聚集特性。最后,以矢量数据组织为例进行了试验验证。结果表明,该模型能大大加快空间数据的查询与检索速度,为全球的空间对象分布式存储和并行处理提供支持。     

地球格网化剖分及其度量问题

地球剖分网格(或全球位置定位框架)系一种科学简明的空间参考系统,是地球信息数据的离散化、准确化、系统化的表现,这是地理信息科学和数字地球中重要的基础性问题,是全部地理计算的源头和归宿。近年来,随着GPS、北斗等卫星系统日趋发展和全球化应用,此相关于全球三维位置准确性、度量和全部空间分析准确性等基础问题受到人们高度重视。本文首先针对多年来地球剖分网格研究的进展和不足,提出和分析了网格数据的质量的若干问题,即剖分的完整性、逻辑一致性、准确度和一些相关问题;然后面向剖分中的定位和度量,指出了剖分对象及其度量空间特征,剖析了"3维结构及厘米级准确度"的革命性需求将对GIS体系和剖分科技体系发展产生重大的影响;接着,着重指出地球剖分的椭球三维途径的主体和剖分途径,论述了加强剖分基础理论阐述的内容和意义,并介绍了地图代数在地球剖分基础对象、椭球三维剖分和理论途径和相应试验。最后,课题组认为椭球型、(B,L,H)三组正交曲面剖分是地球剖分工作的正确途径,建议大力强化剖分理论基础研究,发展和完善剖分的标准体系,迅速创建地球剖分试验平台。     

地球空间网格编码技术分析

地球空间网格是将地球空间区域剖分成不同尺度单元的空间参考系统。网格编码利用地理空间位置的结构化索引表达技术,将代码分配给地球空间网格系统的每个网格单元,实现网格位置的统一标识。对照统一规则递归剖分形成的多层次、多分辨率全球的地球空间网格系统编码的要求,本文在分析当前地球空间索引标识技术方法的基础上,探讨地球空间网格编码方案,以实现地球空间网格单元的统一标识,并可通过代码描述网格单元空间位置,反映网格单元间的空间关系。     

球面地理网格剖分方案分析

为了便于空间数据描述、分析和比较,提出了直接在地球参考椭球面上构建全球地理网格的剖分模式,并逐渐成为地理网格剖分模型的重要发展方向。介绍了全球球面网格剖分的特点和发展现状,分析了当前球面网格剖分方法的分类;并在理想地理网格剖分标准的基础上,探讨了将其作为统一空间参考系的空间位置描述、空间数据集成和空间分析的全球球面网格剖分规则与方案,以及剖分所形成网格单元的位置描述方法。     

全球剖分的地理格网化区位标志

针对多元、多尺度地理国情监测数据的统一空间化组织关联问题,该文基于2n一维整型数组地理坐标的全球剖分参考格网及区位标志模型,提出了一种具有全球通用性与唯一性的地理格网化区位标识方法。通过该标志方法,能够对不同类型、不同尺度的地理国情监测数据进行一致性剖分聚合及区位标志,有利于提高同一区域内各类地理国情监测数据的整合与综合应用服务效率,同时为开展以地球剖分格网为空间统计单元的地理国情监测数据的统一空间组织关联提供了一种有效解决思路。     

基于地形图分幅及要素分类代码的对象标识研究

地理要素对象标识是空间信息系统的重要组成部分。文中对地理要素对象标识的概念进行阐述,对其性质、类型及生成方法进行分析与总结。在此基础之上提出一种基于基本比例尺地形图分幅和地理要素分类代码的地理要素对象标识,深入分析该对象标识的特性及功能特点,并对其在基础地理空间数据增量更新中的应用进行探讨。     

地理网格剖分模型的探讨

地理网格既是统一空间定位的基础,又是多源异构地理空间数据统一组织、交换的框架,还是社会经济信息空间化描述分析、社会管理的新框架。在介绍地理网格剖分模型发展过程的基础上,将地理网格剖分模型分为局部剖分、投影平面剖分、基于球面剖分、三维空间剖分4类,分析各类模型有代表性的剖分方法、典型应用以及各类模型的特点和不足,最后对全球球面和三维空间剖分模型的应用前景做了展望。     

路网矢量地图数据生成实体对象的方法研究

新一代全空间信息系统提出了新的空间数据模型——多粒度时空对象模型,多粒度时空实体对象通过唯一实体标识、多元特征信息记录空间实体,能够较好地支持空间实体的空间和语义表达。矢量地图数据作为现有重要的基础地理空间数据,记录了地理实体具体属性和位置信息,为实体对象生成提供了强大的基础数据支持。本文提出了路网矢量地图数据生成实体道路对象的研究方法,通过地图数据特征分析、实体对象生成策略和关键技术研究、实体对象转换3个方面对矢量地图数据的实体对象生成展开研究,实验表明:本文提出的实体对象转换方法为矢量地图数据生成实体对象提供了一个可行的解决方案。     

基于VR的时空数据组织方法研究

在对VRGIS的研究基础上,将虚拟空间地理实体抽象为空间几何对象,用BR-TIN剖分方法提取空间几何对象的几何要素,将空间几何对象的几何特征、属性特征等信息进行封装,在空间数据库中进行存储管理,并在数据库中建立关系表和几何对象间的空间关系,最后以桂林理工大学的数据为例,对VR时空数据进行可视化,验证基于VR的时空数据组织方法的有效性。     

警用空间大数据区位标识方法及其应用

警用空间大数据为警务工作的开展提供了丰富的决策依据,但也带来了一些挑战,如大数据整合复杂、多尺度信息关联困难、区位标识不唯一等,不利于警务改革的深入发展。本文提出了基于区域的位置标识方法来解决存在的问题,方法基于剖分网格设计了警用空间大数据的区位编码方法,并以户籍的区位标识为例进行说明,最后对其应用进行了展望,从而为警用空间大数据的有效组织和高效应用等提供了一种新的解决思路。     

地球剖分网格理论在影像处理中的应用

针对大区域遥感影像处理中数据组织和应用方面的技术难题,该文采用GeoSOT剖分网格体系理论的数据组织方法,建立影像型地理空间数据逻辑剖分与编码,同时提出了基于网格模板的影像按需快速拼接技术,依托空间剖分网格高精度的空间关系,直接从遥感影像中抽取所需的剖分面片进行几何拼图,实现了大区域遥感影像数据的快速组织和拼接,提高了数据浏览等应用的效率。在数据共享上,考虑到异构网络环境下数据实时共享的应用要求,设计了有限带宽条件下的智能传输策略。依托空间剖分网格天然的"多尺度、小面片"的特点,设计灵活的传输策略,在有限带宽网络条件下,以面片为单位,实现用户关心区域的目标信息的快速传输分发,改善数据传输效率和用户体验。     

球面离散网格与球体离散网格的比较研究

测地线在球体剖分中扮演着十分重要的角色,它保证了球体剖分网格单元的形体简单性和空间关系的一致性。本文基于对欧式空间和流空间的数学认识,探讨了球体剖分的评价标准,提出了基于大圆弧QTM的球体八叉树剖分方法,并指出作为一种大尺度的集成三维空间数据模型,全球三维离散网格是地理信息科学的一个新的发展方向。     

地理网格技术标准化的现状分析

地理网格通过对地理位置进行网格化剖分与编码,可有效表达地球各圈层、各要素的空间位置和相互关系,以提升多源数据融合、管理与应用效率。在梳理国际地理网格技术的标准化现状和应用简况的基础上,剖析了我国地理网格标准化的现状、技术特点以及面临的问题与挑战,为其在多源空间数据的信息集成、共享、分析处理、服务等方面的应用提供参考。     

新型地理实体数据关键技术研究及应用

在传统的基础测绘数字化成果中,由于地理对象所表达的空间语义与现实社会中的表达方法差异较大,且缺乏全局唯一标识,难以满足快速更新、生命周期管理、多源数据关联和多样的社会化服务等需求。地理实体数据作为一种新型地理信息产品,通过唯一标识、对象化处理和实体关联融合,可望解决上述问题。本文分析了地理实体数据的分类分层、对象编码、对象重构、数据关联和融合处理等关键问题,给出了一种地理实体数据生产的解决方案,结合智慧徐州时空信息云平台建设,实现了基于地理实体数据的行业专题数据汇聚与空间化,为智慧城市专题应用系统建设奠定了基础。     

基于变化映射的时空数据动态操作

在分析地理空间实体变化及其与信息空间对象标识状态变化间关系的基础上, 设计了一套将地理空间实体变化映射到其信息空间对象标识状态变化的时空数据动态操作(包括12个动态操作)。这些动态操作包括了以前TGIS学者针对单个实体(对象)设计的所有动态操作, 并且通过其组合能够表达涉及多个地理空间实体的各种演变操作。最后在Oracle Spatial平台上, 用VC++实现了这套动态操作, 并以一个应用实例说明了这套动态操作在空间数据更新中的使用方法。这套时空数据动态操作的提出与实现为时空数据库的更新与维护奠定了基础     

剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法

在海量空间数据的组织与表达方面,与传统的空间数据模型与方法相比,地球剖分网格表现出了极大的优势。鉴此,本文提出了一种剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法,首先利用大量POI数据构建空间兴趣场模型,描述用户对地理信息的兴趣的空间分布;然后对空间要素进行分类分级,确定其表达的尺度范围;运用GeoSOT剖分理论划分不同层次的剖分面片,建立剖分面片与尺度的对应关系,根据用户对剖分面片所在区域的兴趣度大小,表达不同详细程度的空间要素,实现基于用户兴趣的空间数据多尺度表达。实验表明,该方法能够满足用户由概略到详细、由重要到次要的空间认知需求,同时能够获得较好的多尺度表达效果。     

顾及几何特征的地理要素空间位置唯一性标识方法

针对矢量地理要素的空间几何特征及其成图基准和使用习惯,提出了一种顾及空间要素形态的行列四叉树网格,给出了网格基准和划分的方法,设计了根据该网格捕捉地理要素几何特征的算法。该方法通过地理要素所在网格和其自身的几何特征,实现了地理要素的空间位置唯一性标识。     

基础地理实体MA标识体系初探

针对当前因基础地理实体标识码不统一、不持久导致的多源数据无法与其精准对接、数据资源无法高效流通的问题，该文在对比研究当前主流标识体系的基础上，设计了适用于新型基础测绘与实景三维建设的基础地理实体MA标识体系，涵盖实体编码、标识注册、标识解析及基于实体标识的应用服务等。研究与实验表明，基础地理实体MA标识码具备全球唯一、终生保持等特点，基础地理实体MA标识体系能够支撑构建基础地理实体的应用生态，未来可以从根本上解决多源数据关联共享的难题。     

基于球面剖分模型的全球气候区划统一编码

针对目前气候区划缺少全球统一标识问题,本文在深入剖析球面剖分模型、气候区划及其编码规则的基础上,根据球面剖分模型编码思路,利用全球气候区划模型的多尺度、连续覆盖等特点,构建了全球气候区划统一编码模型,实现基于球面剖分理论的气候区划一体化编码;同时,建立了各尺度下气候区划编码与剖分面片的映射关系,完成等经纬度球面剖分模型在气象领域的初步应用,为剖分统一标识的深入应用提供参考。